[發明專利]一種提升氮化鎵異質外延的界面質量的生長方法

有效

• 申請號: 202010428789.6
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111681953B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 李傳皓;李忠輝;彭大青;陳韜
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/205;H01L21/02;H01L21/67;H01L21/335
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

1.一種提升氮化鎵異質外延的界面質量的生長方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）選取單晶襯底，將其置于材料生長的設備內基座上；

（2）設置材料生長設備的反應室壓強為50~150 torr，通入H₂，系統升溫至1000~1100℃，在H₂氣氛下烘烤襯底5~15分鐘，去除表面沾污；

（3）保持反應室壓強不變，繼續升溫至1100~1250℃，通入NH₃并保持0.5~3分鐘，對襯底表面進行氮化；

（4）保持反應室壓強和溫度不變，關閉NH₃的同時通入鋁源和銦源，持續6~24秒；然后關閉鋁源和銦源的同時通入NH₃，持續6~24秒；重復本步驟的前述工藝，直至氮化鋁成核層的厚度達到預定值，關閉鋁源和銦源；

（5）在NH₃的氣氛中將溫度降至1000~1100℃，反應室壓強升至300~550 torr，通入鎵源，生長厚度為200~600 nm的第一氮化鎵緩沖層，關閉鎵源；保持溫度不變，反應室壓強降至150~300 torr，通入鎵源，生長厚度為0.5~2.5 μm的第二氮化鎵緩沖層；第一氮化鎵緩沖層的生長模式為三維生長；

（6）保持反應室溫度不變，在NH₃氣氛中降壓，待氣流穩定后，通入鎵源和鋁源，生長鋁鎵氮Al_xGa_1-xN勢壘層，其中鋁組分，關閉鎵源和鋁源；

（7）保持反應室溫度和壓強不變，通入鎵源，生長氮化鎵帽層，關閉鎵源；（8）外延生長完成之后，在NH₃氣氛中降溫，最后取出氮化鎵外延片。

2.根據權利要求1所述提升氮化鎵異質外延的界面質量的生長方法，其特征在于，在步驟（1）中，所述材料生長包括金屬有機物化學氣相沉積。

3.根據權利要求1所述提升氮化鎵異質外延的界面質量的生長方法，其特征在于，在步驟（4）中，氮化鋁成核層的厚度預定值為25~55 nm。

4.根據權利要求1所述提升氮化鎵異質外延的界面質量的生長方法，其特征在于，在步驟（5）中，當氮化鋁成核層表面島的典型尺寸小于等于250nm時，第一氮化鎵緩沖層的生長壓強為450~550 torr；當氮化鋁成核層表面島的典型尺寸大于250nm時，第一氮化鎵緩沖層的生長壓強為300~450 torr。